(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵手段と、該操舵手段の操舵による舵取機構の動作を補助するモータと、該モータの駆動回路を制御する制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、車両のエンジンが始動されたことを検出する検出手段と、前記操舵手段の温度に影響する箇所の温度を検出する温度検出手段と、前記操舵手段の操舵に応じてモータ電流指令値を定める手段と、前記温度に応じて補正係数を定める手段と、前記検出手段が始動を検出した後で、前記温度検出手段が前記温度を一度検出した後の時間経過に従って前記補正係数を小さくする手段と、該手段により小さくされた補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて補正モータ電流指令値を演算する手段と、該手段により演算された補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路へ出力する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵手段の操舵による舵取機構の動作を補助するモータを備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にパワーステアリング装置は車両に搭載されたエンジンを動力源とする油圧ポンプを備えた油圧式のパワーステアリング装置が用いられている。ところが、パワーステアリング装置は特に車両の低速走行時及び停車時に比較的大きな操舵補助力を必要とするため、低速走行時及び停車時においても操舵補助力に対応してエンジンの回転速度を高くする必要があり、燃費の低下を招くと言う不具合がある。従って、近年では、操舵補助力の発生源としてモータを用い、エンジンの無為な動力の消費を可及的に抑えるようにした電動パワーステアリング装置が用いられるようになっている。
【０００３】
この電動パワーステアリング装置としては、操舵輪及び該操舵輪にその上端が繋がり、下端がピニオンに繋がる操舵軸を有する操舵手段と、前記操舵軸の軸長方向途中に減速歯車機構を介して装着された操舵補助用のモータと、前記操舵輪の操舵方向及び操舵トルクの検出結果に基づいて前記モータの駆動回路を制御するマイクロプロセッサを用いてなる制御部とを備えており、前記操舵輪の操舵方向及び操舵トルクの検出結果に基づいて前記モータを回転させ、前記ピニオン及び該ピニオンに噛合するラック軸を有する舵取機構の前記ラック軸を車両の左右方向へ移動させることにより、前記操舵輪の操舵に応じた舵取機構の動作を補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減するように構成されている。
【０００４】
また、操舵補助力の発生源としてモータを用いた場合、モータの回転力が前記減速歯車機構、前記ピニオン及びラック軸に機械的に伝達され、この伝達部分に大きな摩擦抵抗が発生することになるため、前記減速歯車機構、ピニオン及びラック軸等の摩擦抵抗発生部分にはグリース等の潤滑材を塗布して前記摩擦抵抗を小さくするようにしてあり、さらに、前記潤滑材の流出を防ぐための複数の封止部材が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電動パワーステアリング装置の一部は車両のエンジンルームに配置されているため、エンジンの始動後の経過時間によって電動パワーステアリング装置の雰囲気温度が上昇することになり、また、電動パワーステアリング装置の動作（モータの駆動等）によって該電動パワーステアリング装置が自己発熱し、温度の上昇を来すことになる。
【０００６】
また、前記潤滑材の粘性抵抗及び合成ゴム製の前記封止部材による摺動抵抗は温度によって変化することになり、この温度が高くなるに従って前記粘性抵抗及び摺動抵抗は小さくなり、モータ回転力の伝達効率は良好であるが、前記温度が低くなるに従って前記粘性抵抗及び摺動抵抗は大きくなり、モータ回転力の伝達効率が悪くなる。
従って、エンジンが所定時間駆動されたときは前記雰囲気温度が比較的高く、前記粘性抵抗及び摺動抵抗は比較的小さいし、また、エンジンの始動直後であってもエンジン始動の直前に電動パワーステアリング装置が操舵補助の働きをしたときは該電動パワーステアリング装置自体の温度が比較的高く、前記粘性抵抗及び摺動抵抗は比較的小さいため、モータ回転力の伝達効率が良好であり、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【０００７】
これに対し、エンジンの始動直後では前記雰囲気温度が低く、前記粘性抵抗及び摺動抵抗は大きいし、また、エンジンが所定時間駆動されたときであっても電動パワーステアリング装置が操舵補助の働きを殆どしていないときは、該電動パワーステアリング装置自体の温度が比較的低く、前記粘性抵抗及び摺動抵抗は大きいため、モータ回転力の伝達効率が悪く、良好な操舵フィーリングを得ることができず、改善策が要望されていた。
【０００８】
本発明は上記要望に対応することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、操舵手段と、該操舵手段の操舵による舵取機構の動作を補助するモータと、該モータの駆動回路を制御する制御部とを備えた電動パワーステアリング装置において、車両のエンジンが始動されたことを検出する検出手段と、前記操舵手段の温度に影響する箇所の温度を検出する温度検出手段と、前記操舵手段の操舵に応じてモータ電流指令値を定める手段と、前記温度に応じて補正係数を定める手段と、前記検出手段が始動を検出した後で、前記温度検出手段が前記温度を一度検出した後の時間経過に従って前記補正係数を小さくする手段と、該手段により小さくされた補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて補正モータ電流指令値を演算する手段と、該手段により演算された補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路へ出力する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、エンジン始動直後で電動パワーステアリング装置の雰囲気温度が比較的高いときは、エンジン始動直後に雰囲気温度を一度検出することにより、エンジンによる雰囲気温度の上昇に伴って補正係数を小さくすることができるため、雰囲気温度を常時実測することなく良好な操舵フィーリングを得ることができ、しかも、エンジン始動直後の前記雰囲気温度が比較的低いときは、モータ電流指令値の補正係数を大きくすることによってエンジン始動直後からステアリング装置の粘性抵抗及び摩擦抵抗を補償して、良好な操舵フィーリングを得ることができ、全体として雰囲気温度の影響が小さく、エンジン始動直後の雰囲気温度が低いときから良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図、図２は減速歯車機構部分の拡大断面図である。
【００１４】
この電動パワーステアリング装置は、上端が舵取りのための操舵輪１に繋がり、下端に筒部を有する第１の操舵軸２と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記操舵軸２の上端に同軸的に連結され、前記操舵輪１に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー３と、その下端が前記トーションバー３の下端に同軸的に連結される第２の操舵軸４と、前記トーションバー３の捩れに応じた第１及び第２の操舵軸２，４の相対回転変位量によって前記操舵輪１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該トルクセンサ５が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用のモータ６と、該モータ６の駆動回路６０を制御する制御部７と、前記モータ６の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸４に伝達するウォーム等の駆動歯車８１及びウォームホイール等の従動歯車８２を有する減速歯車機構８と、前記トルクセンサ５及び前記減速歯車機構８が収容されるハウジング９とを備え、このハウジング９に前記モータ６が取付けられている。尚、前記操舵輪１、操舵軸２，４、トーションバー３及び前記第２の操舵軸４に繋がるユニバーサルジョイントが操舵手段を構成している。
【００１５】
減速歯車機構８は、前記モータ６の出力軸６１に繋がる前記駆動歯車８１と、前記第２の操舵軸４の中間に嵌合固定された従動歯車８２とを備え、これら駆動歯車８１及び従動歯車８２の噛合により前記出力軸６１の回転を減速して第２の操舵軸４に伝達し、該第２の操舵軸４からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構へ伝達するようにしている。尚、この舵取機構は前記ユニバーサルジョイントを経て第２の操舵軸４に繋がるピニオンと、該ピニオンに噛合するラック歯を有し、車体の前部に左右方向への移動を可能に配置されたラック軸と、該ラック軸の両端部に連結されたナックルアームとを備え、ラック軸の両方向への移動によりナックルアームを押し引きし、該ナックルアームに支持された操向輪を左右に操向させるものである。
【００１６】
減速歯車機構８、転がり軸受１０，１１、ピニオン及びラック軸等の摩擦抵抗発生部分にはグリース等の潤滑材を塗布して前記摩擦抵抗を小さくするようにしてあり、さらに、前記ハウジング９には前記潤滑材の流出を防ぐための複数の封止部材１２，１３が設けられている。
【００１７】
マイクロプロセッサを用いてなる前記制御部７の入力部には前記トルクセンサ５と、前記操舵輪１の操舵量（回転量）及び操舵方向を検出するロータリエンコーダを用いてなる操舵検出手段１４と、車両のエンジンの始動を検出するセンサを用いてなる検出手段１５と、前記操舵手段に影響する箇所の温度を検出するセンサを用いてなる温度検出手段１６とが接続されており、出力部には前記駆動回路６０が接続されている。
【００１８】
温度検出手段１６は、前記モータ６、減速歯車機構８等の周りにセンサを配置したり、車両の空気調和機用等として既に車両に組み込まれているセンサを利用したりして電動パワーステアリング装置の雰囲気温度を常時実測するか、又は、電動パワーステアリング装置自体の温度（例えば減速歯車機構８部分の温度）を常時実測するようにしてある。
【００１９】
また、制御部７には、前記操舵手段の操舵に応じてモータ電流指令値を定める手段と、予測される温度に応じて予め補正係数を定める手段と、前記検出手段１５がエンジンの始動を検出した後で前記温度検出手段１６が検出した温度に応じた前記補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて補正モータ電流指令値を演算する手段と、該手段により演算された補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路６０へ出力する駆動制御手段とを設けてある。モータ電流指令値を定める手段は前記トルクセンサ５が検出した操舵トルクの増加に比例してモータ電流指令値を大きくするようにしてある。
【００２０】
図３は粘性抵抗補償電流マップの図、図４は摩擦抵抗補償電流マップの図、図５は粘性抵抗用の温度−係数マップの図、図６は摩擦抵抗用の温度−係数マップの図である。
【００２１】
補正係数を定める手段は、前記潤滑材の粘性抵抗に応じて予め作成された粘性抵抗補償電流マップ２０と、前記封止部材による摩擦抵抗に応じて予め作成された摩擦抵抗補償電流マップ２１と、予測される温度に応じて予め作成された粘性抵抗用の温度−係数マップ２２、及び予測される温度に応じて予め作成された摩擦抵抗用の温度−係数マップ２３とを用いて補正係数を設定するようにしてある。
【００２２】
温度−係数マップ２２，２３は、前記温度検出手段１６が検出した温度が所定温度よりも低い低温域温度である場合、前記潤滑材の粘性は殆ど変化がない状態で最も大きいし、また、封止部材はその硬度が高くなっているため、係数は最大値としてあり、前記温度検出手段１６が検出した温度が所定温度よりも高い高温域温度である場合、前記潤滑材の粘性は殆ど変化がない状態で最も小さいし、また、封止部材はその硬度が低くなっているため、係数は最小値としてあり、温度検出手段１６が検出した温度に応じて所定の係数ａ，ｂが決定される。
【００２３】
粘性抵抗補償電流マップ２０は、モータの回転数に対する補正係数の関係を温度−係数マップ２２の係数ａに対応して定めてあり、温度−係数マップ２２で決定された係数ａに対応する補正係数の特性（モータの回転数に対する補正係数のの傾きをａとする特性）が選択される。
【００２４】
摩擦抵抗補償電流マップ２１は、モータの回転数に対する補正係数の関係を温度−係数マップ２３の係数ｂに対応して定めてあり、温度−係数マップ２３で決定された係数ｂに対応する補正係数の特性（所定のモータの回転数以上で補正係数がｂに制限される特性）が選択される。
【００２５】
図７はモータ６を駆動制御する制御部７の動作内容を示すフローチャートである。
制御部７はエンジンの始動に応じてその制御動作を開始し、検出手段１５が検出したエンジンの始動状態を読込む（Ｓ１）。さらに、温度検出手段１６が検出した雰囲気温度を読込む（Ｓ２）。この読み込んだ温度に基づいて図５及び図６の温度−係数マップ２２，２３から係数ａ，ｂを決定し（Ｓ３）、係数ａ，ｂが図５及び図６の温度−係数マップ２２，２３の所定温度（例えば８０℃）以下に対応する値か否かを判定する（Ｓ４）。この判定の結果、係数ａ，ｂが所定温度以下に対応する値である場合、係数ａ，ｂにより図３の粘性抵抗補償電流マップ２０及び図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１から補正係数を決定する（Ｓ５）。一方、エンジン停止直後に再びエンジンが始動された場合等前記雰囲気温度が既に高くて、係数ａ，ｂが所定温度を超えた時に対応した値の係数ａ，ｂにより図３，図４のマップから高温域温度の特性を選択し、モータ電流の補正が不必要であると判定し、（Ｓ２）に戻る。
【００２６】
エンジンが始動され、この始動を検出手段１５が検出した後、操舵輪１が操舵中立位置から左又は右へ操舵されることにより、操舵検出手段１４が検出した操舵輪１の操舵量及び操舵方向を読込み（Ｓ６）、前記操舵量が予め設定された所定値に到達したか否かを判定し（Ｓ７）、所定値に到達している場合、トルクセンサ５が検出した操舵トルクを読込む（Ｓ８）。一方、直進走行時等で前記操舵量が所定値に到達していない場合、操舵が行われておらず、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ６）に戻る。
【００２７】
（Ｓ５）で決定された補正係数と操舵トルクに応じて設定されたモータ電流指令値との積が演算され（Ｓ９）、モータ電流指令値が補正される。この補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号が駆動制御手段から駆動回路６０へ出力され（Ｓ１０）、モータ６が駆動される（Ｓ１１）。
【００２８】
モータ６の駆動により舵取機構が駆動され、該舵取機構のラック軸を車両の左又は右方向へ移動させ、操舵補助を行う。この操舵補助を行いつつ制御部７は操舵検出手段１４が検出した操舵量を読込み（Ｓ１２）、操舵輪１が継続して操舵されているか、又は、操舵輪１が操舵されていないかを判定し（Ｓ１３）、この判定の結果、操舵輪１が継続して操舵されている場合は（Ｓ１０）へ戻り、また、操舵輪１が操舵されていない場合は（Ｓ２）へ戻る。
【００２９】
以上の制御部７の動作により、本発明に係る電動パワーステアリング装置においては、操舵手段に加えられる操舵トルクに応じて定められたモータ電流指令値を、操舵手段の温度に影響する箇所の温度に基づいてエンジンの始動を検出した後で補正するようにしてあるため、エンジン始動直後で前記温度が比較的高いときは、モータ電流指令値に積する補正係数を小さくすることにより、良好な操舵フィーリングを得ることができ、しかも、エンジン始動直後の前記温度が比較的低いときは、モータ電流指令値に積する補正係数を大きくすることにより、エンジン始動直後からステアリング装置の粘性抵抗及び摩擦抵抗を補償して、良好な操舵フィーリングを得ることができ、全体として前記温度の影響が小さく、検出手段１５がエンジンの始動を検出した直後から良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００３０】
実施の形態２
実施の形態２は温度検出手段１６が前記温度を常時実測する代わりに、前記エンジン始動直後の前記した箇所の温度を温度検出手段１６が一度だけ検出し、該温度検出手段１６が検出した温度に応じた前記補正係数と前記モータ電流指令値とに基づいて補正モータ電流指令値を演算手段が演算し、演算された補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号を前記駆動回路６０へ駆動制御手段が出力するようにし、さらに、前記温度検出手段１６が前記エンジン始動直後の前記温度を一度検出した後の時間経過に従って前記補正係数を小さくする手段を有しているものである。
【００３１】
補正係数を定める手段は、図３の粘性抵抗補償電流マップ２０と、図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１と、予測される温度に応じて予め作成された粘性抵抗用の温度−係数マップ２４、及び予測される温度に応じて予め作成された摩擦抵抗用の温度−係数マップ２５とを用いて補正係数を定めるようにしてある。
【００３２】
温度−係数マップ２４は、前記エンジンが始動され、この始動を検出手段１５が検出した後のエンジンによる前記温度の上昇を予測し、この予測温度に基づいて作成されている。即ち、エンジン始動後の時間経過に従って前記温度が上昇するものと推定し、この推定した温度が例えば−３０℃よりも低い低温域温度である場合、前記潤滑材の粘性は殆ど変化がない状態で最も大きいし、また、封止部材はその硬度が高くなっているため、係数は最大値としてあり、前記温度検出手段１６が検出した温度が例えば８０℃よりも高い高温域温度である場合、前記潤滑材の粘性は殆ど変化がない状態で最も小さいし、また、封止部材はその硬度が低くなっているため、係数は最小値としてある。
【００３３】
補正係数を減少する手段は前記低温域温度及び高温域温度の間の中間域温度でエンジン始動後に１分経過する都度、図８、図９の係数ａ，ｂを０．１小さくし、１．０で打ち止めとしてあり、この減少した係数ａ，ｂに対応する係数の特性が図３の粘性抵抗補償電流マップ２０と、図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１とで選択される。
【００３４】
図１０はモータを駆動制御する制御部の動作内容を示す実施の形態２のフローチャートである。
制御部７はエンジンの始動に応じてその制御動作を開始し、検出手段１５が検出したエンジンの始動状態を読込み（Ｓ２０）、温度検出手段１６が検出した雰囲気温度の読込みが完了しているか否か、即ち、温度読込み完了フラグ＝１であるか否かを判定する（Ｓ２１）。この判定の結果、温度読込みが完了していない場合、温度検出手段１６が検出したエンジン始動直後の雰囲気温度を一度だけ読込み（Ｓ２２）、この読み込んだ温度に基づいて図８及び図９の温度−係数マップ２４，２５から係数ａ，ｂを決定し（Ｓ２３）、（Ｓ２１）の温度読込み完了フラグに１を代入し（Ｓ２４）、（Ｓ２０）に戻る。
【００３５】
一方、温度の読込みが完了しており、温度読込み完了フラグ＝１である場合、エンジン始動から１分経過したかどうかが判定され（Ｓ２５）、１分経過していない場合、（Ｓ２０）に戻る。また、１分経過している場合、係数ａ，ｂが温度−係数マップ２４，２５の所定温度（例えば８０℃）の値以下か否かを判定する（Ｓ２６）。この判定の結果、係数ａ，ｂが所定温度の値以下である場合、係数ａ，ｂから夫々０．１を減じ（Ｓ２７）、この減じた係数ａ，ｂにより図３の粘性抵抗補償電流マップ２０と、図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１から補正係数を決定する（Ｓ２８）。一方、エンジン停止直後に再びエンジンが始動された場合等前記雰囲気温度が既に高くて、係数ａ，ｂが所定温度を超えた時に対応した値の場合、係数ａ，ｂから０．１を減じることなく（Ｓ２８）へ移り、図３の粘性抵抗補償電流マップ２０と、図４の摩擦抵抗補償電流マップ２１から高温域温度の特性を選択する。
【００３６】
エンジンが始動され、この始動を検出手段１６が検出した後、操舵輪１が操舵中立位置から左又は右へ操舵されることにより、操舵検出手段１４が検出した操舵輪１の操舵量及び操舵方向を読込み（Ｓ２９）、前記操舵量が予め設定された所定値に到達したか否かを判定し（Ｓ３０）、所定値に到達している場合、トルクセンサ５検出した操舵トルクを読込む（Ｓ３１）。一方、直進走行時等で前記操舵量が所定値に到達していない場合、操舵が行われておらず、操舵補助が不必要であると判定し、（Ｓ２９）に戻る。
【００３７】
（Ｓ２８）で決定された補正係数と操舵トルクに応じて設定されたモータ電流指令値との積が演算され（Ｓ３２）、モータ電流指令値が補正される。この補正モータ電流指令値に基づいて駆動信号が駆動制御手段から駆動回路へ出力され（Ｓ３３）、モータが駆動される（Ｓ３４）。
【００３８】
モータ６の駆動により舵取機構が駆動され、該舵取機構のラック軸を車両の左又は右方向へ移動させ、操舵補助を行う。この操舵補助を行いつつ制御部７は操舵検出手段１４が検出した操舵量を読込み（Ｓ３５）、操舵輪１が継続して操舵されているか、又は、操舵輪１が操舵されていないかを判定し（Ｓ３６）、この判定の結果、操舵輪１が継続して操舵されている場合は（Ｓ２６）へ戻り、また、操舵輪１が操舵されていない場合は（Ｓ２０）へ戻る。以上の制御は、エンジンが始動し、温度検出手段１６が前記雰囲気温度を一度検出した後で１分経過する都度０．１減じられた係数ａ，ｂが１．０となるまで実行される。
【００３９】
以上の制御部７の動作により、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態２においては、操舵手段に加えられる操舵トルクに応じて定められたモータ電流指令値を、操舵手段の温度に影響する箇所の予測した温度に基づいてエンジンの始動を検出した後で補正するようにしてあるため、エンジン始動直後で前記温度が比較的高いときは、モータ電流指令値に積する補正係数を小さくすることにより、良好な操舵フィーリングを得ることができ、しかも、エンジン始動直後の前記温度が比較的低いときは、モータ電流指令値に積する補正係数を大きくすることにより、エンジン始動直後からステアリング装置の粘性抵抗及び摩擦抵抗を補償して、良好な操舵フィーリングを得ることができ、全体として前記温度の影響が小さく、検出手段１５がエンジンの始動を検出した直後から良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００４０】
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【００４１】
尚、以上説明した実施の形態では、補正係数を定める手段は粘性抵抗補償電流マップ２０と、摩擦抵抗補償電流マップ２１と、２つの温度−係数マップ２２，２３、及び２４，２５とを備えているが、その他、１つの温度−係数マップを用いて補正係数を設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の縦断面図である。
【図２】本発明に係る電動パワーステアリング装置の減速歯車機構部分の拡大断面図である。
【図３】補正係数を定める手段が有する粘性抵抗補償電流マップの図である。
【図４】補正係数を定める手段が有する摩擦抵抗補償電流マップの図である。
【図５】補正係数を定める手段が有する粘性抵抗用の温度−係数マップの図である。
【図６】補正係数を定める手段が有する摩擦抵抗用の温度−係数マップの図である。
【図７】本発明に係る電動パワーステアリング装置のモータを駆動制御する制御部の動作内容を示すフローチャートである。
【図８】補正係数を定める手段が有する粘性抵抗用の温度−係数マップの図である。
【図９】補正係数を定める手段が有する摩擦抵抗用の温度−係数マップの図である。
【図１０】本発明に係る電動パワーステアリング装置のモータを駆動制御する制御部の動作内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    操舵輪
６    モータ
７    制御部
１５  検出手段
１６  温度検出手段
６０  駆動回路
【図１】
0004442047.tif 000002
【図２】
0004442047.tif 000003
【図３】
0004442047.tif 000004
【図４】
0004442047.tif 000005
【図５】
0004442047.tif 000006
【図６】
0004442047.tif 000007
【図７】
0004442047.tif 000008
【図８】
0004442047.tif 000009
【図９】
0004442047.tif 000010
【図１０】
0004442047.tif 000011